一种毫米波太赫兹特征参数实时测试装置及测试分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种毫米波太赫兹特征参数实时测试装置及测试分析方法，测试装置包括电源模块

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波太赫兹特征参数实时测试装置及测试分析方法


[0001]本专利技术涉及毫米波太赫兹特征参数测试分析领域，特别涉及一种毫米波太赫兹特征参数实时测试装置及测试分析方法
。

技术介绍

[0002]太赫兹波是频率在
0.1
‑
10THz(
波长为
0.03
‑
3mm)
之间的电磁波，在电磁波谱中位于微波和红外辐射之间
。
太赫兹辐射具有低能量
、
宽频谱和强穿透的特征，不会对物质造成电离破坏，能提供开放和封闭孔隙的信息，并以更快更安全的特点成为近年来极具竞争力的新兴无损检测技术
。
太赫兹波谱具有十分强大的分辨力，反映的不仅包括分子的内部运动，还包括了分子间的相互作用，并且利用太赫兹脉冲的相干性可以检测到样品中不同成分和结构的细微变化，对各种样品分子的异构体也能够进行区分
。
[0003]目前毫米波太赫兹特征参数实时测试装置主要存在以下问题：一是材料质量评价类型有限，以固态材料为主，尚无法满足固态
、
液态
、
粉末
、
薄膜等多形态材料测试的应用需求；二是以机柜系统形式为主，调试难度大，体积庞大，维护成本高，动态范围差，样品制备严格
、
测试环境要求高，无法满足高损耗
、
小尺寸材料性能实时评估的测试需求
。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种毫米波太赫兹特征参数实时测试装置及测试分析方法，可实现固态
、
液态
、
粉末
、
柔性
、
泡沫等多形态材料太赫兹特征参数实时测试的目的
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种毫米波太赫兹特征参数实时测试装置，包括电源模块
、
共时基模块
、
射频信号发生模块一
、
射频信号发生模块二
、
本振信号发生模块
、
功分放大模块
、
毫米波太赫兹信号发生模块
、
表征套件
、
可选模块
、
六轴机械手一
、
六轴机械手二
、
聚焦光路
、
多路数据采集模块一
、
多路数据采集模块二
、
数据处理模块
、
数据显示模块
、
开关一
、
开关二和开关三；
[0007]所述电源模块用于给装置内的其他模块供电；
[0008]所述共时基模块用于实现射频信号发生模块一
、
射频信号发生模块二及本振信号发生模块三者间同频同相；
[0009]所述射频信号发生模块一用于给毫米波太赫兹信号发生模块提供射频激励源；
[0010]所述射频信号发生模块二用于给可选模块提供射频激励源；
[0011]所述本振信号发生模块用于给毫米波太赫兹信号发生模块与可选模块提供本振信号；
[0012]所述功分放大模块用于将本振信号一分为二，同时对两路本振信号进行放大；
[0013]所述毫米波太赫兹信号发生模块为毫米波太赫兹收发一体模块一或毫米波太赫兹发生耦合模块中的一种；
[0014]所述可选模块为毫米波太赫兹收发一体模块二或毫米波太赫兹探测模块中的一
种；
[0015]所述表征套件的作用是在六轴机械手二的协助下，将表征套件置于毫米波太赫兹信号发生模块与可选模块中间固定位置，实现待测样品的直接接触式测试；
[0016]待测样品通过样品夹具固定，样品夹具包括固态样品夹具
、
粉末状样品夹具和液态样品夹具；
[0017]所述聚焦光路的作用是在六轴机械手一的协助下，将聚焦光路置于毫米波太赫兹信号发生模块与可选模块中间固定位置，实现待测样品的非接触式测试；
[0018]所述多路数据采集模块一用于实现毫米波太赫兹信号发生模块的测试中频信号和参考中频信号的数据采集，所述多路数据采集模块二用于实现可选模块的测试中频信号和参考中频信号的数据采集，所述多路数据采集模块一和多路数据采集模块二均连接数据处理模块；
[0019]所述开关一连接射频信号发生模块二和可选模块；
[0020]所述开关二设置于可选模块和多路数据采集模块二之间的参考中频信号通路上；
[0021]所述开关三设置于毫米波太赫兹信号发生模块和多路数据采集模块一之间的测试中频信号通路上；
[0022]所述数据处理模块用于实现数据的处理，得到太赫兹特征参数测试结果，并上传到数据显示模块；
[0023]所述数据显示模块用于显示特征参数测试结果
。
[0024]上述方案中，所述表征套件包括一对波纹喇叭天线
、
电子数显标尺和锁定夹具，两个波纹喇叭天线分别位于锁定夹具的两侧，作用是对毫米波太赫兹信号发生模块输出的信号进行辐射至自由空间中，或者实现太赫兹信号的接收；电子数显标尺的作用是实时显示待测样品厚度；锁定夹具的作用是固定样品夹具，使其保持稳固
。
[0025]上述方案中，所述聚焦光路由4个太赫兹近聚焦透镜组成，由此实现太赫兹信号的波束整形
、
聚焦，实现太赫兹信号的近聚焦传输
。
[0026]一种毫米波太赫兹特征参数实时测试分析方法，采用如上所述的一种毫米波太赫兹特征参数实时测试装置，包括如下步骤：
[0027]步骤一，根据样品的损耗程度选择对应的工作模式，工作模式包括以下三种：
[0028]模式一，毫米波太赫兹信号发生模块为毫米波太赫兹收发一体模块一，可选模块为毫米波太赫兹探测模块，开关一和开关二均处于开合状态，开关三处于闭合状态；
[0029]模式二，毫米波太赫兹信号发生模块为毫米波太赫兹发生耦合模块，可选模块为毫米波太赫兹探测模块，开关一
、
开关二和开关三均处于开合状态；
[0030]模式三，毫米波太赫兹信号发生模块为毫米波太赫兹收发一体模块一，可选模块为毫米波太赫兹收发一体模块二，开关一
、
开关二和开关三均处于闭合状态；
[0031]步骤二，参数设置；
[0032]步骤三，选择接触式或非接触式测试方式；
[0033]步骤四，信号采集与处理：
[0034]在模式一下，首先将金属校准件置于测试位置，采集反射参考中频信号；然后取走金属校准件，将空的样品夹具置于测试位置，采集透射参考中频信号；最后，将待测样品置于样品夹具上，然后将样品夹具置于测试位置，采集反射
、
透射中频测试信号；将反射测试
中频信号与反射参考中频信号作比值，记为
μ
，将透射测试中频信号与透射参考中频信号作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种毫米波太赫兹特征参数实时测试装置，其特征在于，包括电源模块
、
共时基模块
、
射频信号发生模块一
、
射频信号发生模块二
、
本振信号发生模块
、
功分放大模块
、
毫米波太赫兹信号发生模块
、
表征套件
、
可选模块
、
六轴机械手一
、
六轴机械手二
、
聚焦光路
、
多路数据采集模块一
、
多路数据采集模块二
、
数据处理模块
、
数据显示模块
、
开关一
、
开关二和开关三；所述电源模块用于给装置内的其他模块供电；所述共时基模块用于实现射频信号发生模块一
、
射频信号发生模块二及本振信号发生模块三者间同频同相；所述射频信号发生模块一用于给毫米波太赫兹信号发生模块提供射频激励源；所述射频信号发生模块二用于给可选模块提供射频激励源；所述本振信号发生模块用于给毫米波太赫兹信号发生模块与可选模块提供本振信号；所述功分放大模块用于将本振信号一分为二，同时对两路本振信号进行放大；所述毫米波太赫兹信号发生模块为毫米波太赫兹收发一体模块一或毫米波太赫兹发生耦合模块中的一种；所述可选模块为毫米波太赫兹收发一体模块二或毫米波太赫兹探测模块中的一种；所述表征套件的作用是在六轴机械手二的协助下，将表征套件置于毫米波太赫兹信号发生模块与可选模块中间固定位置，实现待测样品的直接接触式测试；待测样品通过样品夹具固定，样品夹具包括固态样品夹具
、
粉末状样品夹具和液态样品夹具；所述聚焦光路的作用是在六轴机械手一的协助下，将聚焦光路置于毫米波太赫兹信号发生模块与可选模块中间固定位置，实现待测样品的非接触式测试；所述多路数据采集模块一用于实现毫米波太赫兹信号发生模块的测试中频信号和参考中频信号的数据采集，所述多路数据采集模块二用于实现可选模块的测试中频信号和参考中频信号的数据采集，所述多路数据采集模块一和多路数据采集模块二均连接数据处理模块；所述开关一连接射频信号发生模块二和可选模块；所述开关二设置于可选模块和多路数据采集模块二之间的参考中频信号通路上；所述开关三设置于毫米波太赫兹信号发生模块和多路数据采集模块一之间的测试中频信号通路上；所述数据处理模块用于实现数据的处理，得到太赫兹特征参数测试结果，并上传到数据显示模块；所述数据显示模块用于显示特征参数测试结果
。2.
根据权利要求1所述的一种毫米波太赫兹特征参数实时测试装置，其特征在于，所述表征套件包括一对波纹喇叭天线
、
电子数显标尺和锁定夹具，两个波纹喇叭天线分别位于锁定夹具的两侧，作用是对毫米波太赫兹信号发生模块输出的信号进行辐射至自由空间中，或者实现太赫兹信号的接收；电子数显标尺的作用是实时显示待测样品厚度；锁定夹具的作用是固定样品夹具，使其保持稳固
。3.
根据权利要求1所述的一种毫米波太赫兹特征参数实时测试装置，其特征在于，所述聚焦光路由4个太赫兹近聚焦透镜组成，由此实现太赫兹信号的波束整形
、
聚焦，实现太赫
兹信号的近聚焦传输
。4.
一种毫米波太赫兹特征参数实时测试分析方法，采用如权利要求1‑3任一项所述的一种毫米波太赫兹特征参数实时测试装置，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，根据样品的损耗程度选择对应的工作模式，工作模式包括以下三种：模式一，毫米波太赫兹信号发生模块为毫米波太赫兹收发一体模块一，可选模块为毫米波太赫兹探测模块，开关一和开关二均处于开合状态，开关三处于闭合状态；模式二，毫米波太赫兹信号发生模块为毫米波太赫兹发生耦合模块，可选模块为毫米波太赫兹探测模块，开关一
、
开关二和开关三均处于开合状态；模式三，毫米波太赫兹信号发生模块为毫米波太赫兹收发一体模块一，可选模块为毫米波太赫兹收发一体模块二，开关一
、
开关二和开关三均处于闭合状态；步骤二，参数设置；步骤三，选择接触式或非接触式测试方式；步骤四，信号采集与处理：在模式一下，首先将金属校准件置于测试位置，采集反射参考中频信号；然后取走金属校准件，将空的样品夹具置于测试位置，采集透射参考中频信号；最后，将待测样品置于样品夹具上，然后将样品夹具置于测试位置，采集反射
、
透射中频测试信号；将反射测试中频信号与反射参考中频信号作比值，记为
μ
，将透射测试中频信号与透射参考中频信号作比值，记为
λ
，利用滑动平均函数
、
局部加权回归函数和寻峰函数求解待测样品反射透射谱；在模式二下，首先将空的样品夹具置于测试位置，采集透射参考中频信号；然后将待测样品置于样品夹具上，然后将样品夹具置于测试位置，采集透射测试中频信号；将透射测试中频信号与透射参考中频信号作比值，记为
λ
，利用滑动平均函数
、
局部加权回归函数和寻峰函数求解待测样品透射谱；在模式三下，首先将金属校准件置于测试位置，采集反射参考中频信号一与反射参考中频信号二，将两者的均值作为反射参考中频信号；然后取走金属校准件，将空的样品夹具置于测试位置，采集透射参考中频信号一与透射参考中频信号二，将两者的均值作为透射参考中频信号；最后将待测样品置于样品夹具上，然后将样品夹具置于测试位置，采集反射
、
透射测试中频信号；将反射测试中频信号与反射参考中频信号作比值，记为
μ
，将透射测试中频信号与透射参考中频信号作比值，记为
λ
，利用滑动平均函数
、
局部加权回归函数和寻峰函数求解待测样品反射透射谱；步骤五，特征参数测试：根据
λ
与
μ
，求解如下特征参数：介电常数
、
折射率
、
吸收系数和损耗角正切
。5.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晓林，年夫顺，姜万顺，邓建钦，王慧敏，
申请(专利权)人：中电科思仪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：